8) Capacitancia

La capacitancia es la capacidad de un dispositivo o circuito para reunir y almacenar energía en forma de carga eléctrica. Consisten en dos placas de material conductor los cuales están entre un aislador. El aislante aumenta la cavidad de carga de un capacitor. Las placas internas están conectadas a dos terminales externos. Estos terminales se pueden enlazar a un circuito.

Un capacitador acumula energía (voltaje) a medida que circula la corriente a través de un circuito eléctrico. Ambas placas mantienen cargas iguales, y cada que la placa positiva recoge una carga, una carga igual fluye fuera de la placa negativa. Cuando el circuito está apagado, un capacitor retiene la energía que ha juntado, aunque generalmente ocurren fugas. El valor de la capacitancia de un capacitor se mide en faradios (F).

Un faradio es una gran cantidad de capacitancia. Los supercapacitores pueden almacenar grandes cargas eléctricas de miles de faradios.

La capacitancia puede aumentar cuando:

• Las placas de un capacitor están colocadas más cerca una de otra.
• Las placas más grandes pueden dar más superficie.

En los circuitos eléctricos, los capacitores se usan con frecuencia para bloquear la corriente continua (CC), a la vez que permiten el flujo de la corriente alterna (CA).

Algunos multímetros digitales ofrecen una función para medir la capacitancia, entonces se puede:

1. Identificar un capacitor desconocido.
2. Detectar capacitores abiertos o en cortocircuito.
3. Medir directamente los capacitores y mostrar su valor.

9) Fórmula para calcular la capacitancia (C=Q/V)

La capacitancia se define como la capacidad de un componente o circuito para recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica, siendo la relación entre la carga eléctrica y la diferencia de potencial entre ellos, este valor de capacitancia se mide en faradios (F)

En breves palabras, es la medida de la capacidad de un condensador para almacenar carga eléctrica y a mayor capacitancia, mayor capacidad para almacenar carga.

La capacitancia “C” es igual a la carga llamada “Q” entre la tensión “V”.

10) Constante dieléctrica (K)

Se les llama dieléctricos a los materiales de baja conductividad eléctrica

El material dieléctrico tiene como función mantener las dos laminas metálicas a una distancia pequeña sin que haya contacto alguno y aumentar las capacidades del elemento como la diferencia de potencial máxima

Para su aplicación se tiene la siguiente formula:

Donde “k” es la constante dieléctrica

La siguiente tabla muestra la constante dieléctrica de los materiales popularmente usados:

11) Conexiones de capacitores en serie

Los capacitores en serie son los dos o más capacitores conectados en una sola línea. El positivo de un capacitor está conectado a la placa negativa del siguiente capacitor. Todos los condensadores que están conectados en serie tienen la carga igual (Q). La corriente de carga (IC) también es el mismo para todos los condensadores  individuales que están conectados en serie como IC = I1 = I2 etc.

Ejemplo de conexión en serie de dos capacitores:

La carga (Q) almacenada en todos los capacitores es igual porque cada capacitor tiene la carga que fluye desde el adyacente.

Las caídas de tensión de los condensadores individuales en conexión en serie son diferentes. Pero la suma de todas las tensiones es igual a la tensión total a través del circuito. IEVT = V1 + V2 etc. Un valor grande de capacitancia resultará en una caída de tensión más pequeña, mientras que un valor de capacitancia pequeña dará lugar a una caída de tensión más grande.

Ecuaciones:

• VT = V1 + V2
• Ceq-1 (en superíndice) = Q/V1 + Q/V2
• 1/Ceq = (V1 + V2)/Q
• VT = Q/Ceq = Q/C1 + Q/C2
• 1/CT= 1/C1 + 1/C2...

Para calcular la Capacitancia total en un arreglo en serie, se debe aplicar la siguiente ecuación:

12) Conexiones de capacitores en paralelo

Los condensadores en paralelo son dos o más condensadores que están conectados en forma paralela, es decir, ambos de sus terminales están conectados a cada terminal del otro capacitor o capacitores respectivamente.

La capacitancia equivalente del grupo de capacitores que están conectados en paralelo es igual a la suma de capacidades de los condensadores individuales, es decir, Ceq = C1 + C2.

Debido a que la caída de tensión a través del capacitor individual es igual a la tensión total aplicada entre los terminales de entrada y de salida del circuito, es decir, VT = V1 = V2.

Las cargas almacenadas en los capacitores individuales son diferentes, pero la suma de todos los cargos de condensadores individuales es igual a la carga total de las corrientes en el circuito, es decir, Q = Q1 + Q2.

El flujo de corriente de carga en el circuito se distribuye a todos los capacitores en el circuito. Pero la corriente total de carga es igual a la suma de todas las corrientes de carga individuales de los condensadores en el circuito, es decir, IC = I1 + I2 etc.

Ejemplo de conexión en paralelo de dos capacitores:

El valor de la capacitancia equivalente del grupo de condensadores que están conectados en paralelo es siempre mayor que el valor de la más grande de condensadores en el circuito.

13) Voltaje de operación

El voltaje es la cantidad de voltios que actúan en un aparato o en un sistema eléctrico. A sí mismo el voltaje también es conocido como tensión o diferencia de potencial, es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado. De esta forma, se establece el flujo de una corriente eléctrica.

En el caso de un capacitor, es cuanto voltaje puede aguantar.

Si están en serie esta será la suma de los voltajes que resiste, si tenemos un Capacitor de 50uF a 25V y otro de 100uF a 100V su voltaje de operación será de 125V

Pero en caso de que este en paralelo será tomado en cuenta el voltaje mínimo, ejemplo: si tenemos un capacitor de 20pF a 25V y otro de 60pF a 100V su voltaje de operación será de 25V

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